Dies ist, wie es funktioniert. Ein Gerät mit insulin-produzierenden Zellen und eine elektronische Steuerung ist zur Implantation in den Körper eines Diabetikers. Sobald der patient etwas isst und Ihr Blut Zucker steigt, Sie können verwenden Sie eine app auf Ihrem smartphone zum auslösen eines elektrischen Signals, oder Sie vorkonfigurieren können die app dies automatisch tun, wenn das Essen wurde vorab eingetragen. Eine kurze Weile danach, die Zellen lassen Sie die notwendige Menge an insulin zur Regulierung des Blut-Zucker-Ebene.
Das klingt vielleicht nach science fiction, könnte aber bald Wirklichkeit werden. Ein team von Forschern unter der Leitung von Martin Fussenegger, ETH-Professor für Biotechnologie und Bioingenieurwissenschaften am Departement Biosysteme in Basel, stellten Ihren Prototyp für ein solches Implantat in einem neuen Papier in der Zeitschrift Science. Ihre Studie ist die erste zu prüfen, wie die gen-expression kann direkt aktiviert werden und reguliert durch elektrische Signale. Beim testen Ihren Ansatz mit Mäusen, die Forscher festgestellt, dass es funktionierte perfekt.
Die Basler Wissenschaftler haben eine fülle von Erfahrung in der Entwicklung von genetischen Netzwerken und Implantate, die reagieren auf bestimmte physiologische Zustände des Körpers, wie Blut-lipid-Ebenen, die zu hoch oder Blutzuckerspiegel, die zu niedrig sind. Obwohl solche Netzwerke reagieren auf biochemische Reize, Sie können auch gesteuert werden, indem alternative, äußere Einflüsse wie Licht. “Wir wollten die direkte Steuerung der Genexpression unter Verwendung von Elektrizität für eine lange Zeit; jetzt haben wir es dann endlich geschafft”, sagt Fussenegger.
Eine platine und cell-container, halten Sie die Taste
Das Implantat haben die Forscher entworfen, besteht aus mehreren teilen. Auf der einen Seite, es hat eine gedruckte Leiterplatte (PCB), die für den receiver und Steuerelektronik; auf der anderen ist eine Kapsel, die menschlichen Zellen. Die Verbindung der Leiterplatte auf die Zelle container ist ein kleines Kabel.
Ein Funksignal von außerhalb des Körpers, aktiviert die Elektronik im Implantat, die dann überträgt die elektrischen Signale direkt auf die Zellen. Die elektrischen Signale stimulieren, die eine spezielle Kombination von Kalzium-und Kalium-Kanäle; dies wiederum löst eine Signalkaskade in der Zelle steuert die insulin-gen. Anschließend werden die zellulären Maschinerie lädt das insulin in den Vesikeln, die die elektrischen Signale verursachen, verschmelzen mit der Zellmembran, die Freigabe der insulin innerhalb einer Angelegenheit von Minuten.
Coming soon: das Internet der Körper
Fussenegger sieht gleich mehrere Vorteile in dieser neuesten Entwicklung. “Unser Implantat könnte in Zusammenhang mit dem cyber-Universum”, erklärt er. Ärzte oder Patienten könnte eine app verwenden, direkt zu intervenieren und die Insulinproduktion, was Sie auch tun könnte, aus der Ferne über das internet, sobald das Implantat übermittelt hat, die erforderlichen physiologischen Daten. “Ein Gerät dieser Art würde es den Menschen ermöglichen, vollständig in der digitalen Welt und werden Sie Teil des Internet der Dinge oder Internet der Körper”, sagt Fussenegger.
Wenn es um das potentielle Risiko von Hackerangriffen, nimmt er eine besonnene Ansicht: “die Menschen tragen bereits Herzschrittmachern sind theoretisch anfällig für Cyber-Attacken, aber diese Geräte haben genügend Schutz. Das ist etwas, das wir haben, zu integrieren in unsere Implantate auch”, sagt er.
Wie die Dinge jetzt stehen, die größte Herausforderung, die er sieht, ist auf die genetische Seite der Dinge. Um sicherzustellen, dass keine Schäden an den Zellen und Genen, er und seine Gruppe müssen zur Durchführung weiterer Forschung in den maximalen Strom, die verwendet werden können. Die Forscher müssen auch die Optimierung der Verbindung zwischen der Elektronik und der Zellen.
Und eine Letzte Hürde zu überwinden gilt, ist die Suche nach einem neuen, einfacher und bequemer Weg, um ersetzen Sie die verwendeten Zellen in das Implantat ein, etwas, das getan werden muss etwa alle drei Wochen. Für Ihre Experimente, Fussenegger und sein team von Forschern befestigt zwei Füller Hals, um Ihren Prototyp, um zu ersetzen die Zellen; Sie suchen eine praktische Lösung.
